Новая теория рака. 2-ая редакция

[albert52]

Продолжим.

Несвязанные белки (UCPs) представляют собой митохондриальные белки-переносчики анионов, локализованные во внутренней мембране митохондрий. В настоящее время у млекопитающих идентифицировано пять членов семейства UCP. Среди них UCP2 широко распространен по всему организму, что предполагает различные и широкие функции этого митохондриального разобщающего белка. В основном, антиоксидантная роль UCP2 обусловлена ​​его способностью снижать митохондриальный потенциал и рассеивать протонный градиент. Это предотвращает чрезмерное увеличение протонодвижущей силы, тем самым уменьшая количество активных форм кислорода (АФК), особенно супероксид-ионов, образующихся в результате утечки электронов из транспортной цепи митохондрий.

UCP2 - это чувствительный к окислительно-восстановительному потенциалу белок, функционирующий как митохондриальный окислительно-восстановительный датчик. В результате окисления UCP2 активируется, становясь важным компонентом механизмов антиоксидантной обратной связи, обычно участвующих в цито-защитных событиях, контролирующих выработку митохондриальных ROS и регулирующих окислительно-восстановительные цитозольные сигнальные пути.

Антиоксидантную функцию UCP2 можно рассматривать как перекресток между эффектом Варбурга и регуляцией аутофагии в раковых клетках.Вообще, эффект Варбурга можно рассматривать как метаболическую адаптацию раковых клеток, несущих митохондрии с дефицитом антиоксидантов. В межмембранном пространстве митохондриального матрикса канал, образованный этими белками, может также способствовать оттоку из митохондрий в сторону цитозоля пирувата и промежуточных продуктов цикла Кребса, тем самым ограничивая митохондриальное окисление глюкозы и поддерживая эффект Варбурга (см. выше).

UCP2 опосредует цитозольную стабилизацию гликолитического фермента глицеральдегида-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH). ROS, продуцируемые ингибированием UCP2, способны стимулировать окисление этого гликолитического фермента, определяя его конформационные изменения, которые способствуют его транслокации в ядро, где он может впоследствии активировать экспрессию GAPDH-регулируемых генов, таких как решающий аутофагический ген Atg12. Также сверхэкспрессия UCP2 активирует фосфофруктокиназу 2 / фруктозо-2,6-бисфосфатазу 2 (PFKFB2), тем самым усиливая гликолиз (см. выше). Напротив, siRNA-опосредованное ингибирование PFKFB2 вызывает заметное снижение гликолиза, пролиферации и трансформации клеток в сверхэкспрессируемых UCP2 клетках.

Опухолевые стволовые клетки (ОСК)

Раковые клетки имеют много общего с эмбриональными стволовыми клетками (ЭСК). Например, агрессивный рак и ESC имеют общую сигнатуру экспрессии генов, которая включает сотни генов. Поскольку гены ESC не присутствуют в большинстве тканей взрослого человека, они могут быть идеальными кандидатами-мишенями для диагностики и лечения рака. Так, SALL4, член семейства spalt-подобных (SALL) генов (от SALL1 до SALL4) играет важную роль в поддержании плюрипотентных и самообновляющихся свойств эмбриональных стволовых клеток (ESC). После рождения экспрессия SALL4 подавляется и отсутствует в большинстве тканей взрослого человека. Однако SALL4 повторно экспрессируется при различных формах рака. Так, в солидных опухолях SALL4 был впервые изучен в опухолях зародышевых клеток, например, опухолей семенных клеток яичка и злокачественных зародышевых опухолей яичников.

SALL4-положительные клетки HCC имеют паттерн экспрессии генов, подобный паттерну экспрессии фетальных печеночных клеток-предшественников. Эти ГЦК имеют тенденцию быть более агрессивными и связаны с плохим прогнозом. PTEN был идентифицирован как ключевой нижестоящий целевой ген для SALL4, который напрямую взаимодействует с репрессорным комплексом NuRD и рекрутирует его в промоторную область PTEN. Что касается гликолиза, то нокдаун SALL4 приводит к ингибированию поглощения глюкозы и активности HK-2.

Согласно теории ОСК, основная масса опухоли состоит из множества гетерогенных дифференцированных раковых клеток, подпитываемых редкой популяцией ОСК (от 1% до 10%), характеризующихся способностью к самообновлению и дифференцировке. Основная регуляторная сеть для поддержания и самообновления эмбриональных стволовых клеток OCT4, SOX2, KLF4, NANOG и SALL4 аномально экспрессируются в образцах опухолей человека, что свидетельствует о наличии раковых стволовых клеток. Фактор транскрипции Zscan4 также связан с фенотипом стволовых клеток в плоскоклеточной карциноме головы и шеи человека (HNSCC); его сверхэкспрессия связана с повышенным гиперацетилированием гистона 3 на промоторах NANOG и OCT4.

Способность к развитию множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) у ОСК связана с активизацией транспортеров аденозинтрифосфат-связывающей кассеты (ABC), которые представляют собой насосы оттока, экспрессирующиеся на высоком уровне на мембране клеток-предшественников, и отвечают за защиту популяции стволовых клеток от токсичных молекул. Кроме того, после медикаментозного лечения другие молекулярные пути могут действовать в поддержании выживания РСК. Так, аутокринная передача сигналов VEGF / VEGFR-1 (Flt) активируется в субпопуляции высоко онкогенных клеток в ответ на лечение цисплатином (CDDP) и характеризуется экспрессией генов плюрипо -тентности OCT4, NANOG и BMI1.

WNT регулирует киназу пируватдегидрогеназы, PDK1, путем фосфорилирования и инактивации ферментного комплекса пируватдегидрогеназы (PDH), ответственного за превращение пирувата в ацетил-КоА. Уменьшение входа ацетил-КоА в ТСА и окисли -тельного фосфорилирования приводит к снижению митохондриального дыхания и, следовательно, к снижению уровней АФК. Передача сигналов Notch1 также играет роль в регуляции метаболизма в ОСК. В частности, при связывании с лигандом Jagged1 Notch1 активирует нижестоящий каскад, который посредством взаимодействия с PTEN-индуцированной киназой 1 (PINK1) приводит к активации mTORC2 / AKT, что в свою очередь, фосфорилирует SOX2 и OCT4 и, следовательно, положительно способствует поддержанию стволовости. mTORC2 также участвует в репрессии FoxO3, фактора транскрипции, который отвечает за ингибирование гликолитического пути.

Стволовые клетки рака желудка (GCSC) демонстрируют отчетливую экспрессию нескольких поверхностных маркеров. К ним относятся: CD44 (кластер дифференцировки 44), EpCAM (молекула адгезии эпителиальных клеток), LGR5 (богатый лейцином, содержащий повторы, рецептор 5, связанный с G-белком), ALDH1 (альдегиддегидрогеназа 1), CD133 и SOX2. Степень выраженности этих маркеров связана с инвазией сосудов и лимфатических узлов, размером опухоли и ответом на химиотерапевтические препараты.

Экзогенная абсорбция или эндогенный синтез липидов играет важную роль в поддержке самообновления ОСК во время процесса туморогенеза. Так, ингибирование АТФ-цитратлиазы, фермента, ответственного за превращение цитозольного цитрата в ацетил-КоА, приводит к подавлению транскрипционного фактора Snail, ключевого регулятора фенотипа стволовости раковых стволовых клеток. FASN, ключевой липогенный фермент, который превращает ацетил-КоА и малонил-КоА в пальмитат, резко активируется при многих раковых заболеваниях. Ингибирование активности FASN церуленином вызывает регресс в образовании опухолевых сфер со снижением экспрессии маркеров стволовости, таких как нестин и CD133, и увеличением экспрессии маркеров дифференцировки.
Вообще, ОСК поддерживают свою стволовость, синтезируя большее количество мононенасыщенных липидов (МНЖК). Этот процесс опосредуется специфическими ферментами, такими как стеароил-КоА-десатураза-1 (SCD1), которая при раке желудка активируется, что приводит к плохому прогнозу.

Nanog, маркер стволовых клеток, перепрограммирует метаболизм опухолевых стволовых клеток (TIC), подавляя экспрессию генов OXPHOS и активируя окисление жирных кислот (FAO). Подавление СРТ1, фермента, ограничивающего скорость FAO, снижает устойчивость к 5-ФУ и оксалиплатину.

[albert52]

Продолжим.

FA обеспечивают еще один путь топлива для CSC. Экспрессия транслоказы FA (также известная как CD36), которая способствует захвату липидов, коррелирует с плохим прогнозом при различных формах рака, а CD36 считается маркером стволовых клеток в опухолях груди, головного мозга и жировой ткани.

Наряду с метаболизмом жирных кислот, метаболизм холестерина также является признаком рака. В частности, увеличение уровней SREBP2, фактора транскрипции, ответственного за биосинтез и гомеостаз холестерина, коррелирует с увеличением основной массы опухолевых стволовых клеток. Глутамин в раковых стволовых клетках используется в качестве основного источника азота, поскольку он представляет собой хороший донор восстановленного азота для создания пуриновых и пиримидиновых оснований, а также белков.

Кетоновые тела используются в качестве субстрата для производства энергии в раковых стволовых клетках, поскольку они превращаются в ацетил-КоА, который входит в цикл TCA, обеспечивая углерод для производства энергии. Было обнаружено, что новый класс соединений, названных «митокетосцины», нарушает это преобразование, что приводит к ингибированию пролиферации стволовых клеток рака груди.

Выявлена связь между низкими уровнями внутриклеточных АФК и стволовостью рака. Глутатион (GSH) - это антиоксидантный пептид, который широко представлен в митохондриях эукариотических клеток. GSH участвует в поддержании окислительно-восстановительного баланса посредством детоксикации АФК и в защите фосфолипидов в митохондриальной мембране. Высокие уровни внутриклеточного GSH могут быть обусловлены высокой активностью переносчика плазматической мембраны xCT, субъединицы переносчика цистин-глутаматного обмена, который участвует в захвате цистеина, необходимого для синтеза GSH. Интересно, что высокие уровни глутатиона обнаружены в эмбриональных и мезенхимальных стволовых клетках, где они отвечают за поддержание стволовости. Точно так же высокие уровни GSH вместе с GSH-связанными ферментами обнаруживаются в ОСК желудка, печени и рака груди. ОСК поджелудочной железы демонстрируют высокий уровень содержания GSH и активацию нескольких генов, участвующих в передаче сигналов GSH.

Продукция АФК индуцирует активацию киназы ASK1 (Apoptosis signal-regulating kinase 1), которая через активацию MAPK3 / 4/6 приводит к фосфорилированию и активации p38. Фосфорилированный p38 отвечает за активацию апоптоза и остановку роста, таким образом, играя отрицательную роль в онкогенезе. В GCSC взаимодействие CD44v с xCT приводит к увеличению внутриклеточного GSH, что приводит к подавлению ROS-p38 MAPK и усилению развития опухоли. Затем специфическая терапия, направленная на путь CD44v-xCT, может нарушить способность GCSC защищаться от окислительного стресса, повышая чувствительность к доступным методам лечения рака. Действительно, ингибирование транспортера xCT сульфасалазином повышает чувствительность стволовых клеток рака желудка к химиопрепаратам, что положительно влияет на клиническую эффективность химиотерапии.

Сверхэкспрессия некоторых miRNA (oncomiR) из-за геномной амплификации их кодирующей области отрицательно регулирует уровни генов-супрессоров опухолей. Напротив, делеции или мутации потери функции в кодирующих областях miRNA, которые регулируют протоонкогены, приводят к снижению контроля над ростом и дифференцировкой клеток, раскрывая их канцерогенный потенциал. Так, HK-2, первый фермент, ограничивающий скорость гликолиза, может модулироваться miR-181b, которая имеет сайт связывания в 3'-нетранслируемой области транскрипта HK-2 и подавляется в тканях рака желудка.

Также выявлено подавление уровня экспрессии miR-422a, которое обратно коррелирует с размером опухоли и глубиной инфильтрации. miR-422a связана с метаболизмом, поскольку она подавляет активность PDK2, восстанавливая превращение пирувата в Acetyl-CoA через фермент PDH. Также в GC были обнаружены неканонические miRNA, которые независимы от Drosha, фермента, ответственного за процессинг miRNA. В частности, было обнаружено, что miR-6778-5p поддерживает стволовые свойства GCSC путем блокирова -ния оси YWHAE / c-MYC, ответственной за сниженную экспрессию SHMT1, цитозольного изофермента, участвующего в метаболизме одноуглеродного фолат пути.

В GC lnc-MSCC1-AS1 способствует устойчивости к химиотерапии за счет перепрограммирования метаболизма липидов. Эту роль приписывают антагонизму с miR-145-5p, которая способствует апоптозу опухолевых клеток за счет увеличения уровней ROS и токсичности, связанной с лекарством.

Опухолевые клетки обладают способностью ретродифференцироваться в незрелые состояния под влиянием своего микроокружения. Важно отметить, что это фенотипическое преобразование происходит параллельно с метаболической перестройкой, и согласно теории метаболизма, метаболическое перепрограммирование представляет собой первый шаг эпителиально-мезенхимального перехода (EMT) и приобретения черт стволовости. Помимо провоспалительных цитокинов, которые, как известно, инициируют процесс ретродифференцировки, высвобождение катехоламинов в микроокружении опухоли может модулировать как ЕМТ, так и метаболические изменения в раковых клетках за счет активации факторов транскрипции ЕМТ (ZEB1, Snail или Slug (SNAI2)).

В отличие от нормальных клеток, опухолевые клетки обычно подвергаются неполной ЭМП, которая наделяет клетки способностью избегать апоптоза, аноикиса и старения и избегать иммунного надзора (см. выше). Они могут переходить из состояния покоя в состояние пролиферации и / или совершать дифференцировку, при этом производные дифференцированные клетки способны ретродифференцироваться к состоянию CSC. Так, воспалительная среда, содержащая трансформирующий фактор роста TGF-β1, интерлейкин IL-6 и фактор некроза опухоли TNF-α, запускает EMT и направляет дифференцированные опухолевые гепатоциты в программу ретродифференцировки по отношению к клеткам, несущим CSC фенотип. Также при раке груди IL-6, секретируемый опухолевыми клетками, участвует в инициации EMT, что приводит к обогащению субпопуляции CSC-подобных CD44 + клеток с мезенхимальным фенотипом и инвазивными свойствами.

Перепрограммирование от гликолиза к окислительному фосфорилированию (OXPHOS) происходит во время дифференцировки эмбриональных стволовых клеток, в то время как обратный сдвиг от OXHPOS к гликолизу происходит во время генетического репрограммирования соматических клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. (ИПС). Принятие гликолитического метаболизма может быть вызвано ограничениями микросреды, такими как гипоксическая среда, или вызвано дисфункцией митохондрий. К сожалению, высокая пластичность опухолевых клеток позволяет им перемещаться по осям метаболизма / дифференцировки, чтобы адаптироваться к окружающей среде. Это свойство способствует устойчивости к химиотерапии и рецидиву рака.

[albert52]

Продолжим.

В основе регуляции стволовых клеток кишечника лежит постоянное перекрестное взаимодействие между эпителиальными и лежащими в основе мезенхимальными клетками в нише стволовых клеток кишечника. Эти перекрестные связи опосредуются ключевыми путями, включая пути Wnt, Hedgehog (HH), Notch, PI3K и BMP. Нарушения в этом тонко регулируемом взаимодействии могут как инициировать опухоли кишечника, так и в сочетании с дополнительными генетическими изменениями или эпигенической активацией эмбриональных процессов, таких как эпителиально-мезенхимальный переход (EMT), приводить к инвазии и метастазированию опухоли.

Так как передача сигналов Wnt является важным детерминантом стволовости кишечника, был идентифицирован ген-мишень для Wnt, Lgr5 / GPR49, который экспрессируется исключительно в столбчатых клетках основания крипт (CBCs). CBCs расположены между клетками Панета, а позже были предложены как ISCs. Они также экспрессируют Msi-1, который важен для передачи сигналов Notch путем ингибирования экспрессии репрессора Notch Numb.
Lgr5 / GPR49 может также экспрессироваться в компартменте стволовых клеток других эпителиальных тканей, включая волосяной фолликул, молочную железу, эпителий желудка и, что важно, также в базальных областях крипт толстой кишки.

Связывание лигандов Wnt с их рецепторами, Fzd / LRP5 / 6, предотвращает деградацию основного эффекторного β-катенина комплексом деструкции, содержащим APC и Axin1 / 2. Β-Catenin перемещается в ядро, где он действует как активатор транскрипции после связывания с членами семейства TCF / LEF (см. выше). Недостаток TCF4 приводит к истощению компартмента эпителиальных стволовых клеток в тонкой и толстой кишке. Другие мишени Wnt включают c-myc и cyclin D1, которые вместе с передачей сигналов Notch регулируют переключение ISC на транзитные амплификации клеток-предшественников секреторного эпителия крипт. Также наблюдается повышенная экспрессия гена-мишени Wnt сурвивина, который также считается предполагаемым маркером стволовых клеток. Впрочем, дифференциальная экспрессия генов-мишеней Wnt указывает на то, что эффекты передачи сигналов Wnt координируются посредством взаимодействия с другими сигнальными путями.

Почти все колоректальные аденомы и карциномы человека обнаруживают генетические изменения в одном из компонентов пути Wnt, в основном APC с потерей функции или мутации, активирующие β-catenin (см. выше). Мутации APC приводят к переходу от асимметричного к симметричному делению ISCs.

Сорок процентов всех колоректальных карцином человека показывают активированный путь PI3K-Akt, в основном из-за инактивации PTEN. Более того, наследственные мутации PTEN (синдром Каудена) приводят к возникновению гамартоматозных полипов кишечника. Передача сигналов PI3K усиливает самообновление ISC, что может быть объяснено связью между передачей сигналов PI3K и путем Wnt: p-Akt может фосфорилировать β-catenin, главный эффектор канонического пути Wnt. PTEN экспрессируется в градиенте между криптой и просветом с наиболее сильной экспрессией в клетках просвета эпителия и, таким образом, может участвовать в ограничении передачи сигналов Wnt к основанию крипты.

Костные морфогенетические белки (BMP) связываются с рецепторами BMP I или II типа (BMPR1 или BMPR2). Это приводит к фосфорилированию SMAD1, 5 или 8, которые затем образуют гетеродимер с SMAD4, перемещаются в ядро ​​и действуют как активаторы транскрипции. В кишечнике BMP4 секретируется межворсинчатыми стромальными клетками, а BMPR1 экспрессируется во всех эпителиальных клетках кишечника, способствуя их дифференциации. Так, ювенильный полипоз человека связан с мутациями в генах SMAD4 / DPC4 или BMPR1A. Физиологическими ингибиторами пути BMP являются Noggin и Gremlin, которые связывают и инактивируют BMP; эти антагонисты BMP экспрессируются в субэпителиальных миофибробластах кишечника в основании крипт.

Ингибирование передачи сигналов BMP в эпителиальных клетках кишечника с помощью Gremlin активирует передачу сигналов Wnt. Более того, BMP стабилизирует PTEN, тем самым приводя к снижению активности Akt и последующему снижению накопления ядерного β-катенина.

Передача сигналов Notch контролирует решения клеточной судьбы в развитии многих тканей. Лиганды Delta или Jagged связываются с рецептором Notch, тем самым вызывая его протеолитическое расщепление γ-секретазой. Фрагмент расщепления Notch, NCID, перемещается в ядро, где он действует как фактор транскрипции после димеризации с помощью RBP-jκ / CSL. Это индуцирует экспрессию фактора транскрипции bHLH, воздействующего на энхансер Hes, который в конечном итоге активирует факторы, участвующие в контроле пролиферации и дифференцировки. Нокаут RBP-jκ или Hes1 приводит к увеличению количества секреторных эпителиальных клеток, а регулируемое снижение передачи сигналов Notch в сотрудничестве с активацией специфических факторов bHLH, таких как Atoh1 и NeuroD, индуцирует специфическую дифференцировку в кишечные эпителиальные клоны.

Морфогены Sonic hedgehog (Shh) и Indian hedgehog (Ihh) секретируются эпителиальными клетками, а их рецептор Patched (PTCH) экспрессируется в субэпителиальных миофибробластах. Следовательно, передача сигналов Hedgehog (HH) не участвует напрямую в судьбе эпителиальных клеток, но важна для построения правильной общей структуры крипт и ворсинок слизистой оболочки кишечника. Поэтому нарушение передачи сигналов HH также оказывает сильные вторичные эффекты на эпителиальные клетки кишечника. При этом передача сигналов Wnt усиливается, увеличивается пролиферация и в ворсинах образуются атипичные структуры крипт. Эти эффекты могут быть приписаны снижению экспрессии BMP стромальными клетками, которая обычно запускается HH. Более того, Ihh, подавляет экспрессию TCF4 и β-catenin и, таким образом, его паттерн экспрессии с макси -мумом на сайте просвета крипт в эпителии толстой кишки ограничивает передачу сигналов Wnt к основанию крипт.

Упрощенный взгляд на нишу стволовых клеток, который может оказаться гораздо более сложным: предполагаемые перекрестные связи передачи сигналов, определяющие нишу стволовых клеток и нишу дифференцирующихся клеток. В верхних областях крипт Ihh запускает экспрессию BMP в стромальных клетках, что затем активирует экспрессию PTEN в эпителиальных клетках. Все три фактора прямо или косвенно ингибируют передачу сигналов Wnt.
В самой нише стволовых клеток окружающие стромальные клетки секретируют ингибиторы BMP Noggin и Gremlin, что приводит к ослаблению репрессии передачи сигналов Wnt. Кроме того, строма обеспечивает лиганды Wnt для индукции передачи сигналов Wnt через рецепторы Fzd в стволовых клетках и транзитно-амплифицирующих клетках.

На продвинутой стадии аденомы эпителий обнаруживает большие области незрелого фенотипа, напоминающий ограниченную зону транзита-амплификации в нижних частях нормальных крипт и указывающий на рост популяции пролиферативных клеток. Более того, ядерный β-catenin все чаще обнаруживается на всем протяжении крипт и ассоциируется в аденомах человека с повышенной дисплазией .

Рак можно рассматривать, по крайней мере частично, как следствие нерегулируемого контроля стволовых клеток. Обоснование, подтверждающее происхождение опухолей кишечника стволовыми клетками:
1. В отличие от короткоживущих дифференцированных кишечных эпителиальных клеток, в этой высокооборотной ткани ISC являются долгоживущими, что позволяет накапливать критические генетические изменения.
2. При колоректальном раке наиболее частые, ограничивающие скорость мутации, такие как мутации, встречающиеся в гене APC, усиливают передачу сигналов Wnt, которая оказывается решающим регулятором ISC.
3. Типичные колоректальные аденокарциномы человека и соответствующие метастазы неоднородны и демонстрируют множество стадий дифференцировки в пределах отдельной опухоли, что соответствует происхождению стволовых клеток.
4. Концепция раковых стволовых клеток, первоначально разработанная для гематопоэтических неоплазий, становится общепринятой для солидных видов рака, включая колоректальный рак.

[albert52]

Продолжим.

Предполагается, что дифференцированная активация передачи сигналов Wnt регулирует разные функции дозозависимым образом. Так, инициирующие мутации (APC или β-catenin) приводят к слабой активации передачи сигналов Wnt, достаточной для нарушения нормальной регуляции ISC. Дополнительные соматические мутации, например, как показано для KRAS, или триггеры окружающей среды характорны для наиболее распространенных колоректальных аденокарцином человека. При этом динамическое микроокружение опухоли с гипоксией и воспалением может быть ответственным за варианты опухолевых клеток через геномную нестабильность и через эпигенетические изменения, что делает опухоль непредсказуемо разнообразной и трудно поддающейся лечению.

Также в эпителиальных клетках молочной железы человека активаторы EMT, например FoxC2, также могут придавать свойства стволовых клеток эпителиальным клеткам. А Lgr5 необходим для поддержания стволовых клеток рака груди и выявлена положительная корреляция между высокой экспрессией Lgr5 и более короткой выживаемостью пациентов.

Маркеры рака желудочно-кишечного тракта :
Колоректальный CD133 CD44, EpCAM, CD166
Гепатоцеллюлярный CD133 CD133
Поджелудочной железы, CXCR4 CD24, CD44, CD326 / ESA
играют важную роль в определении ISC и контроле кишечного морфогенеза и дифференцировки. Lgr5 также известный как рецептор, связанный с G-белком 49 (GPR49), является «сиротским» рецептором, принадлежащим к семейству G-белковых рецепторов (GPCR). Lgr5 модулирует силу канонической передачи сигналов Wnt посредством связывания со своим лигандом R-spondin. Нацеливание на клетки Lgr5 + антител, конъюгированных с различными лекарствами, демонстрирует высокую эффективность в уменьшении размера опухоли и пролиферации клеток рака толстой кишки. Впрочем, повторное появление Lgr5 + клеток после полного устранения Lgr5 + колоректального рака может быть результатом пластичности Lgr5- колоректального рака и перехода между Lgr5 + CSCs и Lgr5- CSCs.

Хронические воспалительные заболевания являются общепризнанными причинами рака; так, ось интерлейкин-33 (IL-33) / регуляторных Т-клеток (Tregs) может стать потенциальной терапевтической мишенью для лечения злокачественных опухолей, связанных с воспалением. Одним из ключевых медиаторов, обеспечивающих трансформацию ISC, является антиапоптотический белок BCL-2, который одновременно высоко экспрессируется в Lgr5 + CBC и является геном-мишенью пути Nf-κB. Более того, учитывая способность кишечных эпителиальных клеток к пластичности во время повреждения и регенерации тканей, кажется вероятным, что воспалительные сигналы из окружающей среды создают дифференцированные клетки с таким же онкогенным потенциалом, как и клетки ISC.

Нейтрофилы, рекрутируемые во время воспаления легких, могут инициировать пробуждение спящих раковых клеток.

Обычно считается, что активация воспалительного пути ядерного фактора NF -κB приводит к про-онкогенному воспалительному микроокружению. А комплекс IκB-киназы (IKKα и IKKβ) и его регуляторная субъединица (IKKγ) регулируют передачу сигналов NF-κB, при этом ядерная IκB-киназа α (IKKα) может напрямую связываться с промоторами факторов воспаления и Lgr5, что, в свою очередь, усиливает экспрессию Lgr5, в том числе за счет активации сигнального пути STAT3 во время прогрессирования, например, базальноклеточной карциномы. Впрочем сообщалось о RSPO2-индуцированной, Lgr5-зависимой передаче сигналов Wnt с отрицательной обратной связью, проявляющей в колоректальных опухолях супрессивную активность .

Морфологическая структура ткани кишечника предотвращает быстрое распространение мутировавших клеток, поскольку каждая из этих крипт сама по себе является динамической клеточной нишей без какого-либо обмена клетками между криптами. Однако количество крипт нестабильно из-за двух процессов, называемых делением и синтезом, что означает раздвоение и столкновение крипт соответственно. Эти противодействующие процессы компенсируют друг друга и случаются нечасто, если не происходит повреждение тканей.

В криптах с мутацией Kras наблюдается гораздо более высокая скорость деления. Множественные KRAS мутированные соседние крипты могут окружать CRC, предполагая , что в пределах области от KRAS мутантных крипт одна крипта подверглась дальнейшей трансформации. Таким образом, деление крипт, по-видимому, является важным механизмом злокачественной трансформации и прогрессирования в кишечнике, включая процесс, называемый полевой канцеризацией. Она представляет собой замену популяции нормальных клеток популяцией клеток, примированных к раку, которая может не демонстрировать морфологических изменений.

Как только аденома образуется при разрастании мутировавших крипт и имеет размер не менее 1 см, существует ~ 25% риск того, что эта новообразованная аденома подвергнется в следующие два десятилетия злокачественной трансформации в инвазивную карциному. В аденоматозных криптах присутствует ~ 9 функциональных опухолевых стволовых клеток на сотни клеток в каждой железе. Это контрастирует с процентом клеток Lgr5 +, который обнаруживается в аденомах, примерно ~ 20% от общей популяции (~ 400 клеток на железу), то есть только часть стволовых клеток аденомы являются ОСК.
В случае аденом человека была также продемонстрирована множественная дифференцировка в пределах железистых структур, что предполагает существование мультипотентных стволовых клеток. Уже на ранней стадии туморогенеза также возникает интрааденомное эпигенетическое клональное разнообразие.

Во время роста CRC продемонстрирована явная гетерогенность в динамике роста пула раковых клеток в различных областях опухоли, например, в клетках, расположенных рядом с границей или ближе к центру. Примечательно, что клоногенный рост происходит в основном на границе опухоли, а не в центре опухоли, то есть размножаются в основном окислительные опухолевые клетки, как я уже упоминал, предпочтительно использующие лактат для получения энергии.

[albert52]

Вставка.

Подавляющее большинство эпителиальных опухолей (раков) различной органной локализации (легкие, предстательная железа, молочная железа) ограничиваются поражениями in situ, которые могут оставаться недиагностированными в течение жизни человека. Это соответствует моей концепции двухэтапного канцерогенеза (см. выше). Большинство генетических изменений, обнаруживаемых в инвазивных и метастатических опухолях, уже присутствуют в фенотипически еще неизмененных клетках, а также клетках с фенотипом предопухолевых изменений (очаговая гиперплазия, мета- и дисплазия) задолго до развития рака. Ткань с накопленными генетическими и эпигенетическими изменениями определяют как поле канцеризации, или опухолевое поле.

Многоступенчатая геномная модель канцерогенеза начинается с приобретения клеткой одной или нескольких геномных или эпигеномных аберраций, обеспечивающих ее пролиферативное превосходство. Затем формируется клональное поле подобных клеток, еще сохраняющих нормальный фенотип и не нарушающих гистоархитектоники ткани.
Трансформация нормальных клеток в опухолевые посредством этих механизмов не обязательно означает развитие рака, так как пролиферация опухолевой клетки может быть прервана апоптозом (если его механизмы не повреждены) и тесно связана с работой гена р53. С накоплением генетических изменений, способствующих увеличению пролиферативного потенциала, и нарастанием фенотипических различий между клональными популяциями одна или несколько клеток приобретают признаки злокачественной трансформации – способность к эпителиально-мезенхимальному переходу, инвазии и метастазированию.

Модель предполагает, что клетки, претерпевшие ранние, но не все необходимые для опухолевой трансформации генетические изменения, и составляют поле канцеризации. Примером опухолевого поля являются предопухолевые заболевания, характеризующиеся повышенным риском развития рака, в частности пищевод Барретта (см. выше).

Среди важнейших детерминант формирования опухолевого поля выделяют старение, действие химических, физических мутагенов и хронического воспаления, а среди механизмов формирования поля большое значение имеют метилирование ДНК и дисрегуляция микроРНК. Изменения в стромальном компартменте ткани (экстрацеллюлярном матриксе, клетках соединительной ткани) могут играть ведущую роль в инициации опухолевого процесса, что определяется появлением особого опухоль-ассоциированного фенотипа фибробластов и макрофагов, а также изменением иммунного статуса ткани.

По мнению одних авторов, поле канцеризации ассоциируется с генетическими и эпигенетическими повреждениями эпителия, граничащего с зоной опухолевого роста, в представлении других оно связано с меняющимся характером экспрессии различных сигнальных молекул (протеаз и их ингибиторов, воспалительных медиаторов и хемокинов), зависящим, в свою очередь, от присутствующей линии фибробластов, макрофагов и накапливаемых в ткани Tregs-лимфоцитов, а также от особенностей локального метаболического (в частности при ожирении и сахарном диабете) и гормонального статуса ткани.

В полях канцеризации регистрируются множественные генетические, эпигенетические и хромосомные изменения, происходящие в гистологически неизмененном эпителии. Повышенное метилирование ДНК в промоторной области генов-онкосупрессоров аналогично механизму делеции хромосомных фрагментов и может способствовать последующему развитию опухоли. Эпигенетически могут быть подавлены и гены, участвующие в репарации повреждений ДНК. Признаком полевой канцеризации являются также мутации митохондриальной ДНК, которые обнаруживаются не только в соседствующем с опухолью эпителии, но еще чаще – в клетках стромы. Так как эпигенетическое подавление генов и митохондриальная дисфункция являются признаками старения, они, вероятно, документируют важную связь между возрастным увеличением риска развития рака и событиями полевой канцеризации. Обнаружено и повышенное метилирование микроРНК с предполагаемой онкосупрессивной функцией, в частности в полях рака желудка.

Гистологически в качестве первых признаков формирования опухолевого поля рассматриваются очаги дисплазии и неоангиогенеза, при этом поле может распространяться на весь орган или составлять его часть. Так, установлено, что в подверженных воздействию солнца, но гистологически неизмененных участках кожи (особенно у стареющих людей) в эпидермисе содержится значительное количество клеток с проонкогенными мутациями р53. Эти клетки определяются в виде кластеров, которые могут увеличиваться в размерах с течением времени. Клеточные популяции с мутациями р53 в гистологически неизмененных тканях также были обнаружены при раке других органных локализаций: в эпителии полости рта, слизистой оболочке бронхов, мочевого пузыря и пищевода.

В качестве важнейших проявлений полевой канцеризации рассматриваются высокая частота мультифокальности рака (множественных поражений первичного происхождения одного и того же или различных гистологических типов), а также синхронные или метахронные опухоли, которые чаще остаются неучитываемыми и неоцениваемыми событиями. Существует большая сложность в установлении различий между действительно независимыми первичными поражениями и поражениями, являющимися результатом отдаленного распространения опухоли.

Как правило, при эпидемиологической оценке мультифокальные опухоли одной органной локализации считаются как один вид рака, а предраковые поражения обычно вообще исключаются из статистики рака, поэтому статистика первично-множественных поражений в действительности значительно занижена. Этот вывод подтверждается огромным числом (до 30–40 % случаев) выявления предраковых и злокачественных поражений при аутопсии в случаях смерти от других причин.

В настоящее время представления о канцерогенезе активно смещаются в направлении важнейшей роли в этом процессе стромы – экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ), формирующего клеточную микросреду и активно регулирующего важнейшие процессы в жизни клетки (пролиферацию, адгезию, дифференцировку, миграцию, апоптоз), а также клеток соединительной ткани, обладающих широким спектром функциональной активности, в том числе определяющих характер ЭЦМ. Изменения в сигнальной и транскрипционной программах стромальных клеток могут предшествовать изменениям в эпителиальных клетках (или действовать независимо от них) и фактически выступать в качестве драйвера опухолевого процесса.

Понимание концепции опухолевого поля, а значит, предопухолевых изменений при раке различной органной локализации, имеет большое значение для раннего выявления этих изменений, профилактики развития рака, его ранней диагностики и разработки новой тактики таргетной терапии.

[albert52]

Продолжим.

Основные положения концепции опухолевого поля были также прослежены на примере плоскоклеточного рака кожи (ПКРК), характеризующегося высокой частотой очагов дисплазии и cancer in situ в перитуморозной зоне. В модели ПКРК концепция полевой канцеризации имеет два важных аспекта для управления канцерогенезом. Во-первых, ПКРК возникает из множественных очагов предраковых изменений, но наличие рака хотя бы одной области сопровождается повышенным риском возникновения рака в других областях. Во-вторых, клинический рецидив ПКРК после полного хирургического иссечения может представлять собой развитие нового первичного рака, и риск рецидива может коррелировать со степенью злокачественности поля. Установлено, что пациенты с ПКРК от двух до девяти анатомических областей имеют двукратно повышенный риск рецидива по сравнению с пациентами с раком одной области. Поражение раком десяти и более областей сопровождается 12-кратным увеличением риска местного рецидива.

Важнейшей движущей силой эпидермального канцерогенеза является ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое прямо (при длине волны 290–320 нм) или косвенно (при длине волны излучения 320–400 нм) повреждает ДНК клеток эпидермиса, обусловливая соматические мутации: инактивирующие – в генах-онкосупрессорах и активирующие – в онкогенах. Установлено, что и рак, и актинический кератоз, относящеся к важнейшим предопухолевым изменениям кожи и представляющие собой очаги эпидермальной дисплазии, имеют сходные генетические мутации, среди которых чаще встречается утрата функции генов-онкосупрессоров – ТР53 и NOTCH1, которая определяется в 95 % случаев при ПКРК и в 75 % случаев актинического кератоза. При этом чем больше очагов aктинического кератоза в одной анатомической области, тем выше риск развития ПКРК. Вторым эффектом УФ-излучения, способствующим эпидермальному канцерогенезу, оказывается локальная (местная) иммуносупрессия.

Как уже установлено, показатель иммунного статуса влияет на формирование полей канцеризации при опухолях различной органной локализации. В частности, иммунокоррегирующая терапия приобретает большое значение в лечении очагов лейкоплакии, которая рассматривается как предопухолевое заболевание полости рта. Исследование экспрессии PD1 (мембранный белок надсемейства иммуноглобулинов, участвующий в дифференцировке иммунных клеток), CD4+- и CD8+-Т-лимфоцитов в очагах лейкоплакии, подвергшихся и не подвергшихся трансформации в ПКРПР, показало отсутствие различий в экспрессии PD1 и CD4+ и выявило значительное увеличение экспрессии CD8+ в очагах, которые фенотипически эволюционизировали в карциному.

Воспаление может оказывать как стимулирующее, так и подавляющее влияние на канцерогенез, что определяется фенотипической пластичностью макрофагов, выполняющих различные функции при остром и хроническом воспалении. Так, изменения при тесно связанном с хроническим воспалением актиническом кератозе могут быть эффективно устранены при лечении агонистами толл-подобных рецепторов (TLR), вызывающими мощную острую воспалительную реакцию, которая оказывает подавляющее действие на развитие рака. В очаге воспаления макрофаги могут дифференцироваться в так называемый «убивающий» фенотип М1, осуществляющий элиминацию микробов и раковых клеток, и «разрешающий» фенотип М2, направленный на разрешение или сдерживание острого токсического воспаления и связанный с «тлеющим» хроническим воспалением, которое способствует опухолевой трансформации.

Фенотипические особенности макрофагов напрямую определяются опухолевыми клетками и клеточным составом опухолевой микросреды посредством межклеточного обмена различными по составу экзосомами, в том числе содержащими микроРНК (miR). МикроРНК являются эндогенными, некодирующими однонитевыми РНК, которые ингибируют трансляцию и способствуют деградации мессенджерных РНК с комплементарными последовательностями.

Характер экспрессии микроРНК зависит от типов клеток и тканей и играет ключевую роль в регуляции различных биологических процессов на трансляционном и посттрансляционном уровнях. Так, при немелкоклеточном раке легкого miR-130a, miR-1207-5p и miR-125b определяют дифференцировку макрофагов в направлении М1 фенотипа, ассоциирующегося с экспрессией провоспалительных цитокинов: интерлейкина-12 (IL), IL-23, фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) и гамма-интерферона (IFN-γ), которые дополнительно увеличивают количество активных форм кислорода, что приводит к эффективному подавлению опухоли.

В подтип M2 макрофаги дифференцируются при воздействии противовоспалительных цитокинов: IL-4, IL-10, IL-13 или трансформирующего фактора роста бета (TGFβ). Активированные макрофаги M1 проявляют бактерицидную, иммуностимулирующую и подавляющую опухоль активность, в то время как макрофаги M2 участвуют в разрешении воспаления, процессах ремоделирования ткани и играют протуморогенную роль.

Опухолевая микросреда, характеризующаяся как гипоксическая, обусловливает активацию генов, ответственных за фактор, индуцируемый гипоксией 1-альфа (HIF-1), являющийся, в свою очередь, модулятором поляризации макрофагов в M2 фенотип.
На этот процесс влияет и активация одних микроРНК (miR-103a, miR-21-5p и miR-320a) и подавление других (miR-4319, miR-130a и miR-155). Опухольассоциированные макрофаги (CAM), имеющие фенотип M2 и экспрессирующие IL-4, IL-10, IL-13, TGF-β, PGE2, в сочетании с высоким уровнем в опухолевой микросреде HIF-1α стимулируют ангиогенез, ремоделирование матрикса, способствуют подавлению иммунитета, развитию эпителиально-мезенхимального перехода, а значит, прогрессированию и метастазированию опухоли.

Исследования канцерогенеза в органах желудочно-кишечного тракта показывают, что воспаление может провоцировать развитие рака, и это подтверждается высокой частотой колит-ассоциированного рака. Сильная причинная связь существует также между инфекцией Helicobacter pylori (H. pylori) и раком желудка, при котором воспаление рассматривается в качестве основной причины. Прямым доказательством этого оказалась возможность инициации желудочного канцерогенеза при трансгенной сверхэкспрессии провоспалительного цитокина IL-1β в слизистой оболочке желудка (СОЖ), а также развитие рака через каскад NF-kB (ядерный фактор «каппа-би») – активирующих цитокинов и рекрутирование иммуномодулирующих клеток.

Повышенная экспрессия IL-1β приводила не только к увеличению пролиферации и трансформации желудочных эпителиоцитов, но и атрофическим изменениям в стромальном компартменте СОЖ (слизистой оболочке желудка). В свою очередь, атрофия стромы и связанное с ней старение фибробластов могут не только вносить значительный вклад в процесс полевой канцеризации, но и играть в нем определяющую роль.
Установлена связь между инфицированием H. pylori и эпигенетическим выключением экспрессии генов-онкосупрессоров посредством микроРНК в фенотипически неизмененной СОЖ. Так, экспрессия miR-21, miR-155 и miR-223 в СОЖ в сравнении с контролем постепенно нарастает в патологическом ряду от хронического гастрита (ХГ) к хроническому атрофическому гастриту (ХАГ) и раку желудка (РЖ). Экспрессия miR-10а, miR-21 и miR135b также постепенно нарастает от зоны неизмененной СОЖ к опухоли.

Интересно, что среди исследованных микроРНК не выявляется разницы в их экспрессии при РЖ кишечного и диффузного типов, которые, как известно, отличаются разными патогенетическими механизмами. Вместе с тем при диффузном РЖ установлена более низкая экспрессия miR-26а. В целом, глобальное снижение уровня активных микроРНК при РЖ и опухолях других локализаций позволяет рассматривать большую часть этих молекул как опухолевые супрессоры.

[Валентин555]

Часто за потоком теории теряется главное - суть. А суть такова: Клетки заставляют меняться споровые - токсоплазма, которая вызывает доброкачественные опухоли и кандида, вызывающая злокачественные. Все мои онкобольные сдавали анализ крови на антитела к этим патогенам и выбранное дальнейшее лечение было эффективно. Именно споровые создают симбиоз клеток гриба и человеческого организма. Посмотрите с этого угла на вашу теорию. Мое мнение подтверждено практикой.